editor thumb

Semiconductori in Fibra Optica

autor:Ing. Cristian Olariu copy:Kate Greene sursa:Technology review contact:cristian.olariu@tiscali.de
         

O noua tehnologie permite integrarea componentelor electronice in cablurile de fibra optica si promite comunicatii mai rapide si mai ieftine. Cablurile de fibra optica reprezinta coloana vertebrala a Internetului si comunicatiilor telefonice, conectand cladiri, orase si natiuni. De exemplu, pe fundul oceanului Atlantic se afla mii de kilometri de cabluri de fibra optica care pot transporta peste un milion de conversatii telefonice simultan. Insa aceste linii necesita dispozitive electronice externe pentru a genera, amplifica, receptiona si prelucra datele, iar procesul de transfer al datelor intre fibra optica si dispozitivele electronice necesita cantitati mari de energie, tehnologii costisitoare si reduce latimea de banda efectiva.

Cercetatorii de la Universitatea din Southampton din Marea Britanie si de la Universitatea Penn State au descoperit o modalitate de a integra materiale semiconductoare direct in fibra optica, si au reusit deja sa produca un tranzistor functional in interiorul fibrei cristale semiconductoare de siliciu si germaniu au fost incorporate in fibra prin adaptarea unui proces tehnologic utilizat la fabricarea cipurilor semiconductoare conventionale. “Am integrat doua parti importante ale tehnologiei actuale”, spune Pier Sazio, cercetator la universitatea din Southampton. “Saltul pe care l-am realizat aici permite integrarea materialelor semiconductoare importante in fibra optica”. Desi metoda se afla inca in faza de cercetare, reprezinta un avans important, deoarece va permite integrarea circuitelor electronice direct in fibra optica. Mai exact, cercetatorii au reusit sa integreze cristale de germaniu - un material semiconductor utilizat in mod uzual – in mostre de fibra de 70 de centimetri lungime si doar 25 de nanometri diametru. Prin corodarea unei parti a fibrei si fixarea unor contacte electrice, cercetatorii au creat un tranzistor functional in interiorul unei fibre de 11 milimetri lungime si 5 micrometri diametru.

Cercetarea trebuie sa continue pentru a putea avansa de la simpli tranzistori la dispozitive mai complicate, precum lasere pentru producerea luminii, senzori pentru receptia ei si modulatori care separa lungimile de unda ale luminii si asigura existenta mai multor canale simultane de comunicatie, insa cercetatorii sunt convinsi ca prin modificarea parametrilor procesului de depunere, precum gradientul de temperatura si puritatea chimica, vor face acest lucru posibil.

Desi mai sunt necesari multi ani pana la aplicarea noii tehnologii, cercetatorii sustin ca avantajele sunt numeroase si se pot economisi timp si energie deoarece semnalul nu va mai parasi mediul optic pentru a fi procesat in dispozitive externe. “In prezent se pot transmite cantitati foarte mari de informatie prin cablurile de fibra optica amplasate pe fundul oceanelor, insa este un proces costisitor, care necesita energie de ordinul megawatilor. Implementarea unei modalitati de a procesa informatia in interiorul fibrei ar reprezenta o inovatie revolutionara” a mentionat John Badding, profesor de chimie la universitatea Penn State.

Fibra creata de echipa de cercetatori foloseste forma fibrelor optice conventionale, care au forma de tuburi capilare grupate impreuna. Una din dificultatile majore se dovedeste a fi depozitarea materialului semiconductor in mod uniform, fara defecte structurale, in interiorul fibrelor optice cu diametre de ordinul nanometrilor si micrometrilor. Pentru a depasi aceasta dificultate, cercetatorii au preluat o metoda binecunoscuta de depunere numita depunere de vapori chimici (chemical vapor deposition – CVD). In acest proces, compusi de siliciu, germaniu ori alti semiconductori sunt vaporizati si suflati peste substrat. Badding a dezvaluit ca cercetatorii au utilizat CVD, dar au fortat materialul vaporizat sa treaca prin fibre la o presiune de aproximativ 1000 de atmosfere. Dupa ce semiconductorii au fost injectati, fibra a fost incalzita pentru a facilita cristalizarea materialului semiconductor.

Un alt grup de cercetatori, condus de Mehmet Bayindir la MIT lucreaza la gasirea unei modalitati de a integra semiconductori in fibra optica. Ei adauga materiale semiconductoare, metale si polimeri in sticla inainte ca din aceasta sa fie produse fibrele optice. Avantajul acestei metode este acela ca se utilizeaza metodele conventionale de producere a fibrei optice si procesul este efectuat intr-un singura etapa, dupa cum mentioneaza Ayman Abouraddy, cercetator la MIT colaborator al lui Bayindir, in vreme ce utilizarea metodei CVD de a integra semiconductori in fibre necesita un proces cu doua etape. O alta problema ar fi producerea unor fibre de lungimi mare utilizand procesul CVD, insa exista multe aplicatii unde nu este necesara o lungime mare a fibrei optice. Abouraddy recunoaste insa faptul ca semiconductorii in forma cristalina obtinuti de cercetatorii de la Southampton si Penn State pot produce detectori si modulatori mai rapizi decat semiconductorii in stare amorfa produsi de grupul de cercetatori de la MIT. Acestia sunt suficient de rapizi pentru unele aplicatii, precum cele medicale de detectare a concentratiilor diversilor compusi chimici din organism, insa nu pot face fata in retelele de telecomunicatii, unde sunt necesari semiconductori in forma cristalina pentru procesarea rapida a datelor.

Traducere dupa un articol aparut in revista electronica “Technology review”, semnat de Kate Greene.

Comentarii:

Nu exista nici un comentariu la acest articol


Adauga comentariul tau:

comentariile inaccesibile
spacer
spacer